The saturating counter is the basic module of the dynamic branch predictor, which involves the core technique to improve instruction level parallelism performance in modern processors. However, most studies focus on the performance improvement and hardware consumption of saturating counters, while ignoring the security problems they may cause. In this paper, we creatively propose to study and design saturating counters from the defense perspective of differential privacy, so that attackers cannot distinguish the states that saturating counters are in and further infer sensitive information. To obtain theoretical guarantees, we use Markov chain to formalize the attack algorithm applied to the saturating counter, investigate into the optimal attack strategy and calculate the probability of successful attack. Furthermore, we find that the attacker is able to accurately guess the branch execution of the victim's process in the existing saturating counters. To avoid this, we design a new probabilistic saturating counter, which generalizes the existing conventional and probabilistic saturating counters. The guarantee of differential privacy is applied to deduce parameters of the new saturating counters so that the security requirement can be satisfied. We also theoretically calculate the misprediction rate when the saturating counter reaches the steady state. The experimental results on testing programs show that the calculated theoretical results agree with the experimental performances. Compared with the existing conventional and probabilistic saturating counters, when the parameters of our designed models are selected appropriately, the new saturating counters can not only ensure similar operational performance, but also establish strict security guarantee.


翻译:饱和计数器是动态分支预测器的基本模块,它涉及提高现代处理器中教学水平平行性表现的核心技术。然而,大多数研究侧重于性能改进和饱和计数器硬件消耗,同时忽视它们可能造成的安全问题。在本文件中,我们创造性地提议从不同隐私的防御角度研究和设计饱和计数器,这样攻击者就无法区分饱和计数器在敏感信息中和进一步推断的状态。为了获得理论保证,我们使用马尔科夫链将用于饱和计数器的攻击算法正规化,调查最佳攻击策略并计算成功攻击的概率。此外,我们发现攻击者能够准确猜测受害者在现行饱和计数计数计数计数器中的分支执行过程。为避免这一点,我们设计一个新的饱和计数计数计数计数计数的饱和计数器将现有的常规和稳定饱和计数计数计数。 差异隐私权的保证只能用于推算新的饱和计数器的参数,这样安全要求才能得到满足。此外,我们还发现攻击者能够准确猜测算出现有常规性测试结果。 我们从理论上计算出了固定的实验性测试结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
161+阅读 · 2020年1月16日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月16日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员